مقاله پژوهشی
مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان
دوره 19، مرداد 1399، 462-447
تأثیر باند لوپ بر شاخص کینماتیکی و الکترومایوگرافی اندام تحتانی در حین رکاب
زدن با دوچرخه ثابت در دانشجویان پسر مبتلا به ژنوواروم: یک مطالعه توصیفی
مونا حیدریان[1]، فریده باباخانی[2]، محمدرضا هاتفی[3]، رامین بلوچی[4]
دریافت مقاله: 17/12/98 ارسال مقاله به نویسنده جهت اصلاح: 31/1/99 دریافت اصلاحیه از نویسنده: 27/3/99 پذیرش مقاله: 31/3/99
چکیده
زمینه و هدف: تغییر در راستای اندام تحتانی در صفحه فرونتال و الگوی فعالیت عضلات حین رکاب زدن با سندرم درد کشکک زانو و اصطکاک باندایلیوتیبیال مرتبط است. بنابراین هدف از مطالعه حاضر تعیین اثر باندلوپ بر شاخص کینماتیکی و الکترومایوگرافی اندام تحتانی در حین رکاب زدن بود.
مواد و روشها: در این مطالعه توصیفی، اطلاعات کینماتیکی اندام تحتانی و فعالیت الکترومیوگرافی عضلات 30 نفر از دانشجویان پسر (15 نفر سالم، 15 نفر ژنوواروم) در کلینیک موفقیان تهران در سال 1398 در حین رکاب زدن، با و بدون باند لوپ در 10 سیکل رکاب زدن در طول 30 ثانیه آخر ثبت شد. دادهها با استفاده از آزمونهای t مستقل و t زوجی آنالیز شدند.
یافتهها: تفاوت معنیداری در میزان فعالیت گلوتئوسمدیوس (001/0=p) و نسبت فعالیت گلوتئوسمدیوس به تنسورفاسیالاتا در هر دو گروه (042/0= pنرمال، 045/0= pژنوواروم)، زمان شروع فعالیت تنسورفاسیالاتا (007/0=p) و زمان پایان فعالیت گلوتئوسمدیوس (018/0=p) در گروه نرمال، و زمان شروع فعالیت گلوتئوسمدیوس (048/0=p)، زمان پایان فعالیت گلوتئوسمدیوس (047/0=p) و میانگین زاویه ابداکشن زانو (047/0=p) در گروه ژنوواروم مشاهده شد. همچنین تفاوت معنیداری در میانگین فعالیت تنسورفاسیالاتا با و بدون باندلوپ بین دو گروه (003/0= pبدونلوپ، 001/0= pبا لوپ) و میانگین (021/0=p) و حداکثر زاویه ابداکشن زانو (027/0=p) بدون باندلوپ بین دو گروه مشاهده شد.
نتیجهگیری: رکابزدن با باندلوپ میتواند به عنوان یک روش مؤثر جهت افزایش عملکرد و فعالیت گلوتئوسمدیوس و در عین حال کاهش فعالیت تنسورفاسیالاتا و بهبود کینماتیک زانو در صفحه فرونتال جهت پیشگیری از آسیب و بهبود ثبات زانو در افراد سالم و ژنوواروم باشد.
واژههای کلیدی: الکترومایوگرافی سطحی، باند لوپ، کینماتیک، دوچرخه ثابت
مقدمه
دوچرخه سواری یک فعالیت تفریحی محبوب است که میتواند فواید سلامتی و بهبود آمادگی قلبی عروقی را فراهم کند ]1[. از طرفی دوچرخه سواری دارای مزایای کاهش میزان استرسها در مفصل زانو در مقایسه با پیاده روی میباشد، به طوری که اغلب به عنوان یک تمرین توانبخشی توسط بسیاری از متخصصان سلامت تجویز میشود ]2[. در همین راستا درد زانو در بین 60-40 درصد از دوچرخه سواران تفریحی گزارش داده شده است ]4-3[. سندرم اصطکاک باند ایلیوتیبیال (Iliotibial band syndrome; ITBS) و درد کشکک زانو (Patellofemoral pain syndrome; PFP) در زانو معمولاً یکی از آسیبهای رایج ورزشی میباشد که با آسیبهای پرکاری در دوچرخه سواران حرفهای و تفریحی مرتبط است ]6-5[. سندرم ITBS به علت اصطکاک باند ایلیوتیبیال در فلکشن و اکستنشن زانو بر روی اپیکندیل خارجی ران در حین فعالیت ورزشی رخ میدهد. این سندرم در دوچرخه سواری معمولاً ناشی از افزایش چرخش داخلی تیبیا، کوتاهی ITB، وضعیت قرارگیری پا بر روی پدال به صورتی که انگشتان به سمت داخل متمایل باشند، افزایش نزدیک شدن ران، و بلند بودن بیش از حد صندلی دوچرخه میباشد ]7-5[. از طرف دیگر محققان گزارش کردهاند که عدم تعادل عضلانی و تغییر در الگوی فعالیت عضلانی با سندرم درد پتلا فمورال و ایلیوتیبیال باند نیز مرتبط است ]9-8[.
بر اساس گفتهSelkowitz و همکاران افزایش فعالیت عضله تنسورفاسیالاتا نسبت به عضله گلوتئوسمدیوس میتواند نیروی خارجی را از طریق اتصال به باند ایلیوتیبیال به پتلا وارد کند که این الگوی فعالیت عضلانی با سندرم PFPS و ITBS مرتبط است ]9[.
بنابراین بسیاری از پروتکلهای درمانی بر افزایش فعالیت گلوتئوسمدیوس و کاهش فعالیت تنسورفاسیالاتا در تمرینات مختلف جهت پیشگیری و توانبخشی تمرکز کردهاند ]10-9[. با توجه به اینکه در افراد با ناهنجاری پوسچرال ژنوواروم در حرکات فانکشنال، چرخش داخلی ران دیده میشود ]12-11[، افزایش فعالیت عضله تنسورفاسیالاتا در طی تمرینات با اهداف پیشگیری و درمانی ممکن است اثر معکوس در این افراد داشته باشد که چرخش داخلی ران یکی از عوامل ایجاد اختلال اسکلتی-عضلانی از جمله PFP و ITBS در حین فعالیتهای مختلف از جمله رکاب زدن میباشد ]14-9[.
از طرفی پیشنهاد شده است که فعالیت گلوتئوسمدیوس به عنوان یک عضله کنترل کننده نزدیک شدن و چرخش داخلی ران به صورت اکسنتریک یک مکانیزم کلیدی در جلوگیری از والگوس زانو میباشد ]9[،
بنابراین، استراتژیهای تمرینی که باعث افزایش فعالیت گلوتئوسمدیوس در طی رکاب زدن شود ممکن است داینامیک والگوس زانو را کاهش دهد. در همین راستا تجهیزات و ابزار متفاوتی جهت استفاده در برنامههای تمرینی و درمانی که نیاز به حرکات پیچیده دارند طراحی شده که در بین مربیان و متخصصان حرکات اصلاحی بسیار محبوب است. آنها از این ابزار جهت اصلاح سریعتر و مؤثرتر دیسفانکشنهای حرکتی در ورزشکاران و بیماران استفاده میکنند ]15[. یکی از این ابزارها باند لوپ میباشد که محققان در زمینههای متفاوتی با اهداف تمرینی و توانبخشی در فیلدهای متفاوت استفاده کردهاند. اگرچه Gooyers و همکاران در مطالعه خود فرض کردند که باند لوپ در انتهای ران ممکن است تمرینکنندگان را تشویق به کنترل چرخش داخلی ران و بالطبع جلوگیری از داینامیک والگوس در حین فعالیت بکند ]16[، اما Hewett و همکاران در پژوهشی گزارش کردند که باند لوپ تأثیری بر اصلاح داینامیک والگوس در حین حرکت اسکات ندارد ]17[. با اینحال نویسندگان دیگر اذعان کردند که نتایج ممکن است در تمرینات و زمینههای مختلف متفاوت باشد ]15[.
ما در مطالعه حاضر تصور میکنیم که رکاب زدن با باند لوپ میتواند باعث افزایش فعالیت گلوتئوسمدیوس شود که در نهایت بر روی وضعیت کینماتیک زانو حین رکاب زدن تأثیر خواهد گذاشت.
بنابراین با توجه به مطالب گفته شده، توجه به کینماتیک و الگوی فعالیت عضلات اطراف مفاصل اندام تحتانی و به ویژه زانو حین رکاب زدن با و بدون باند لوپ میتواند اطلاعات مفیدی را به منظور طراحی تمرین مناسب در اختیار متخصصان حرکات اصلاحی و درمانگران جهت پیشگیری از آسیب قرار دهد. بنابراین هدف از مطالعه حاضر تعیین اثر باند لوپ بر شاخص کینماتیکی و الکترومایوگرافی اندام تحتانی در حین رکاب زدن با دوچرخه ثابت در دانشجویان پسر مبتلا به ژنوواروم بود.
مواد و روشها
این مطالعه توصیفی در کلینیک توانبخشی موفقیان تهران (1398) صورت گرفت. با استفاده از نرم افزار G.power (G*Power, Franz Faul University of Kiel, Germany)، و بر اساس نتایج Letafatkar و همکاران ]18[ و با در نظر گرفتن اختلاف میانگین و انحراف استاندارد عضله گلوتئوسمدیوس بین افراد با دفورمیتی ژنوواروم (78/7 66±/41) و نرمال (64/9 78±/49) و با فرض 05/0 = α و 10/0 = β، 30 نفر از دانشجویان پسر (25-18 سال) دانشگاه علامه طباطبایی در سال 1398 با توجه به معیارهای ورود به تحقیق و روش نمونهگیری در دسترس در دو گروه، افراد با و بدون ناهنجاری ژنوواروم در نظر گرفته شدند که از طریق بورد دانشگاه علامه طباطبایی به مطالعه حاضر فراخوانی شده بودند. این مطالعه دارای کد اخلاق به شماره IR.ATU.REC.1398.017 میباشد.
معیارهای ورود به تحقیق شامل داشتن شاخص توده بدنی نرمال بین 18-24 (تقسیم وزن (کیلوگرم) بر مربع قد (متر)) ]19[، فاصله بین دو کندیل داخلی ران بیش از 3 سانتیمتر در گروه ژنوواروم باشد ]20-19[، اندازهگیری فاصله بین دو کندیل داخلی زانو با کولیس در حالی انجام میشد که آزمودنیها در وضعیت ایستاده و با زانوی صاف قرار داشتند، مثبت شدن تست single leg squat یا step down (که چرخش داخلی فمور مشاهده میشود) در گروه ژنوواروم ]11[ و افراد شرکت کننده در تحقیق حاضر در 6 ماه گذشته در برنامههای توانبخشی اندام تحتانی شرکت نکرده باشند ]19[ و معیارهای خروج از تحقیق شامل سابقه آسیب دیدگی عضلانی (عضلات مورد مطالعه) در دو ماه گذشته، سابقه آسیب دیدگی اندام تحتانی، لگن، زانو و مچ در شش ماه گذشته و سابقه جراحی در کمر و اندام تحتانی در یک سال گذشته بود ]19[.
بهطور کلی در مطالعه حاضر آزمودنیها حرکت رکاب زدن بر روی دوچرخه ثابت را به مدت 2 دقیقه با شدت متوسط (سرعت رکاب زدن بر دقیقه RPM (Rate per minute))=80، توان W=100) در دو شرایط متفاوت به فاصله 2 دقیقه استراحت، انجام دادند ]21[: 1- با باند لوپ در انتهای فمور و 2- بدون باند لوپ (شکل 1)، که درحین رکاب زدن اطلاعات کینماتیکی اندام تحتانی توسط دستگاه آنالیز حرکتی (مدل Vicon، ساخت کشور انگلستان) با 10 دوربین به صورت سه بعدی و فعالیت الکترومایوگرافی عضلات گلوتئوسمدیوس و تنسورفاسیالاتا با سیستم الکترومایوگرافی وایرلس (16 کاناله، Myon ساخت کشور انگلستان) در 30 ثانیه انتهایی، 10 سیکل رکاب زدن ثبت شد.
قبل از آزمون اصلی، جهت گرم کردن آزمودنیها 5 دقیقه با سرعت دلخواه بر روی دوچرخه ثابت (مدل کراس اسپرت، ساخت کشور ایران) رکاب زدند و ارتفاع زین برای تمام آزمودنیها به نحوی تنظیم شد که در زمان قرار گرفتن رکاب در پایینترین موقعیت اندام تحتانی (Bottom dead center)، زاویه فلکش زانو حدوداً در 30 درجه فلکش بود ]22[. در مرحله الکترودگذاری از الکترودهای سطحی نقره-کلراید یکبار مصرف مدل INTCO استفاده شد. فاصله مرکز تا مرکز الکترودها تقریباً 5/2 سانتیمتر بود که در ابتدا برای کاهش مقاومت پوست (Reduce skin impedance)، جهت افزایش کیفیت دریافت بیوسیگنالهای عضلانی سطح پوست تراشیده و سمباده کشیده و با الکل 70 درصد تمیز شد ]19[. همچنین الکترودها در جهت فیبرهای عضلات بر روی پای برتر بر اساس پروتکلSENIAM (Surface electromyography for the non-invasive assessment of muscles) قرار گرفت ]23[ که جهت مشخص کردن پای برتر از آزمودنیها خواسته شد به توپ ضربه بزنند ]19، 24[. محل نصب الکترود در عضله گلوتئوسمدیوس، در نصف فاصله بین تروکانتر بزرگ و خارجیترین قسمت تاج خاصره و عضله تنسورفاسیالاتا، در 15 درصد از فاصله خطی بین خاره خاصره قدامی فوقانی و قسمت خارجی مفصل زانو بود و همچنین الکترود رفرنس به دور مچ پا بسته شد ]19[.
پیش از انجام مطالعه اصلی نیاز بود که تست حداکثر انقباض ایزومتریک ارادی (Maximum voluntary isometric contraction; MVIC) با استفاده از دستگاه الکترومایوگرافی سطحی (16 کاناله، Myon ساخت کشور انگلستان) به عنوان یک منبع استاندارد برای مقایسه تغییر فعالیت الکترومایوگرافی بین نمونهها و عضلات مختلف محاسبه شود ]23[ تا اطلاعات حاصل از مطالعه به صورت درصدی از MVIC نرمالیز شود. جهت اندازهگیری MVIC عضلات گلوتئوسمدیوس و تنسورفاسیالاتا از آزمون عضلانی دستی استاندارد استفاده شد ]25[. برای هر عضله، دو MVIC به مدت 5 ثانیه انجام شد که جهت کاهش اثر خستگی بین هر تکرار یک دقیقه استراحت وجود داشت و میانگین آن به عنوان MVIC در نظر گرفته شد ]26[. اگرچه در ابتدا یک MVIC جهت آشنایی آزمودنیها با روش تست انجام شد، جهت ارزیابی MVIC عضله گلوتئوسمدیوس، ابتدا فرد در وضعیت به پهلو در حالی که پای تستگیری در بالا و پای زیرین جهت افزایش ثبات در حالیکه ران در 45 درجه فلکشن و زانوی در 90 درجه فلکشن خم است، قرار میگیرد. در این وضعیت آزمونگر در حالی که پای تستگیری آزمونشونده در 50 درصد ابداکشن و وضعیت ختثی و اکتنشنن هیپ قرار دارد از طریق مچ پا نیرویی را در جهت نزدیک شدن ران اعمال میکند ]10[. جهت ارزیابی MVIC عضله تنسورفاسیالاتا، ابتدا فرد در وضعیت خوابیده به پشت در حالیکه پای تست گیری در فلکشن و کمی چرخش داخلی ران است با زانوی صاف قرار میگیرد. در همین وضعیت آزمونگر از طریق مچ پا نیرویی را در جهت باز شدن ران اعمال میکند ]10[.
دادههای حاصل از ثبت فعالیت الکترومایوگرافی عضلات با فرکانس نمونه برداری 1000 هرتز و با پهنای باند 10 تا 450 Hz فیلتر (Band-pass filtered) شد و با استفاده از شیوه ریشه میانگین مجذور ((Root mean square; RMS جهت تعیین میزان فعالیت امواج تجزیه و تحلیل گردید. به منظور نرمالسازی دادهها، برای هر آزمودنی اطالاعات پردازش شده RMS برای هر عضله به مقدار حداکثر فعالیت عضله MVIC آن عضله تقسیم گردید و سپس برای ایجاد درصدی از مقدار حداکثر فعالیت عضله، عدد حاصل در عدد 100 ضرب گردید ]19[. بنابراین میزان فعالیت هر عضله بر اساس درصدی از حداکثر مقدار فعالیت عضله در هر مرحله بیان شد. همچنین برای تحلیل سیگنال های خام از نرم افزار matlab (Mathworks, Natick, version 7.12.0, USA) استفاده شد.
در مطالعه حاضر به منظور ثبت متغیرهای کینماتیکی از سیستم آنالیز حرکت مجهز به 10 دوربین استفاده شد و فرکانس نمونه برداری 250 Hz در نظر گرفته شد. داده های حاصل از ثبت کینماتیک زاویه زانو در صفحه فرونتال در حین رکاب زدن با استفاده از نرم افزار Nexus (نسخه 5/2) محاسبه شد و میانیگن زاویه ابداکشن زانو در طول رکاب زدن و حداکثر زاویه ابداکشن زانو تعیین گردید. همچنین جهت ارزیابی کینماتیک اندام تحتانی حین دوچرخهسواری پس از کالیبراسیون سیستم و قبل از انجام تست 18 مارکر بازتابنده آناتومیکی با قطر 15 میلیمتر در هر دو پا به روش پلاگین گیت (Plug-in-gait) بر روی سر متاتارسال دوم، قوزک خارجی، پشت پاشنه پا، قسمت میانی خارجی ساق پا، کندیل خارجی زانو، تروکانتر بزرگ، قسمت میانی خارجی فمور، خار خاصره قدامی فوقانی (ASIS)، خار خاصره خلفی فوقانی (PSIS) در هر فرد نصب شد ]27[.
به منظور بررسی، تجزیه و تحلیل آماری دادههای خام بهدست آمده از تحقیق، از آمار توصیفی و استنباطی استفاده شد. برای توصیف ویژگیهای دموگرافی آزمودنیها از میانگین و انحراف معیار و جهت بررسی نرمال بودن توزیع دادهها از آزمون Shapiro-Wilk استفاده شد. با توجه به نرمال بودن توزیع دادهها (05/0<p)، پس از آنالیز، نرمالسازی و فیلترینگ دادههای حاصل از ثبت فعالیت الکترومایوگرافی عضلات مورد مطالعه و کینماتیک اندام تحتانی با استفاده از نرم افزار matlab نسخه 2012، از آزمون t زوجی جهت مقایسه درونگروهی و از آزمون t مستقل جهت مقایسه نتایج به دست آمده بین گروههای تحقیق استفاده شد. همچنین دادههای خام حاصل از تحقیق در برنامه Excel نسخه 2016 جمعآوری و با نرمافزار SPSS نسخه 21 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سطح معنیداری در آزمونها 05/0 در نظر گرفته شد.